JP7113611B2 - 位置特定装置、位置特定プログラム及び位置特定方法、並びに、撮影画像登録装置、撮影画像登録プログラム及び撮影画像登録方法 - Google Patents
位置特定装置、位置特定プログラム及び位置特定方法、並びに、撮影画像登録装置、撮影画像登録プログラム及び撮影画像登録方法 Download PDFInfo
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Description
以下、図面を参照しながら、第1の実施の形態に係る位置特定装置の例について説明する。図1は、本発明に係る位置特定装置10を含む位置特定システム100全体の構成の一例を表したブロック図である。図1に示すように、本例の位置特定システム100は、位置特定装置10と、移動者保持端末20とを含むように構成している。位置特定装置10と移動者保持端末20は、それぞれインターネットなどの通信ネットワーク30を介して相互に通信可能に接続されている。また、移動者保持端末20は、無線信号受信手段21と、点群データ取得手段22とを少なくとも備えている。この移動者保持端末20は、移動する人が保持する端末である場合のみならず、ドローンなどの遠隔操作される無人飛行体に搭載される端末である場合も含むものとする。また、本例の位置特定システム100は、複数の無線信号発信装置B11、・・・、Bmn(以下、全体を指す場合に無線信号発信装置Bと表現する)を含むように構成している。無線信号発信装置Bは、無線信号を発信することができるものであれば様々なものが利用可能であるが、例えば、ビーコン発信機や、無線による通信ネットワークへのアクセスポイントとしての無線LAN用ルーター装置(いわゆるWi-Fi(登録商標)用のアクセスポイントとしての無線信号発信装置)などが考えられる。
点群データである照合用オブジェクトを3次元モデルデータと同一形式のデータに変換して照合を行う場合について説明する。点群データは1点ずつが計測点からの深度の情報からなり、1点ずつが座標情報を有しているともいえるデータであるのに対して、3次元モデルデータは3次元構造を頂点、線分、曲線、面などを用いて幾何学的に表現したデータである。よって、点群データを頂点、線分、曲線、面などを用いて幾何学的に表現するデータに変換する必要がある。その方法としては、点群データの深度情報の傾向から面を形成している箇所を抽出するとともに、深度情報の傾向が変化する箇所を抽出することで平面の境界線、稜線、頂点、などの特徴点を抽出する。抽出した複数の特徴点は境界線、稜線、頂点、などの部分に集中する。よって、この複数の特徴点の連続箇所を近似する直線、曲線等を生成することで3次元モデルデータと同一形式のデータに変換する。
次に、3次元モデルデータを点群データに変換して照合用オブジェクトと照合を行う場合について説明する。3次元モデルデータは建造物に関する精密な幾何学的な表現データであるので、正確なスケールを入力して特定箇所を基準として3次元座標をとれば、3次元モデルデータを3次元座標データに変換することは可能である。そして、3次元座標データの任意の点について座標情報を抽出することも可能であるので、3次元座標データを点群データに変換することも可能である。よって、位置推定部15で推定されて位置付近の3次元モデルデータを点群データに変換し、点群データ取得手段22で取得した点群データの任意の領域を照合用オブジェクトとして抽出して、照合用オブジェクトの点群データと推定位置付近の3次元モデルデータの点群データとを照合してオブジェクト一致箇所を特定するようにする。なお、照合の際に3次元モデルデータを3次元座標データや点群データに変換する処理を行ってもよいが、予め3次元モデルデータを3次元座標データや点群データに変換したデータを併せて記憶させておくようにしてもよい。
ここでは、位置特定装置10について、より具体的な例を用いて説明を行う。先ず、照合用オブジェクト抽出部13における処理の具体例を説明する。ここでの例は、点群データ取得手段22で取得した点群データから照合用オブジェクトを抽出することについて予め学習させた学習済モデルを生成する手法である。具体的には、境界面データと特徴量データを照合用オブジェクトとして抽出することを予め学習させる。ここで、境界面データとは、柱、梁、窓枠などの境界面となる建築モデル部分のデータのことをいう。また、特徴量データとは、配管、点検口、煙探知機などの特徴量となる設備モデル部分のデータのことをいう。先ず、学習に用いる境界面データと特徴量データの対象を含む点群データを取得する。点群データの深度について、最小深度~最大深度の範囲を色付けする処理を実施する。境界面データ、特徴量データとなる3次元オブジェクトを最小深度~最大深度の範囲を設定して抽出する。抽出した3次元オブジェクトデータを学習対象として保存する。そして、抽出した3次元オブジェクトデータについて、NN法(Nearest Neighbors法)によってパターンを認識して分類する。なお、NN法によって境界面データ(例:天井面)と特徴量データ(例:煙探知機)とが区別されずに混在する場合には、RANSAC(Random Sample Consensus)アルゴリズムによって直線の相関を見出すことで分離処理する。このようにして抽出したものを境界面データ、特徴量データとして登録する。このような処理を学習させた学習済モデルを用いることによって、取得した点群データから境界面データ、特徴量データを抽出することが可能となる。
複数の無線信号発信装置B11、・・・、Bmnからの無線信号受信情報を利用して位置推定部15において位置の推定を行う構成としているが、さらに、複数の無線信号発信装置B11、・・・、Bmnを位置推定の物理的マーカーとして利用するようにしてもよい。複数の無線信号発信装置B11、・・・、Bmnとして、例えばビーコン発信機を採用する場合、個々のビーコン発信機はそれぞれ所定の大きさの筐体に格納されて建造物の様々な箇所に設置されることになる。設置されると、点群データ取得手段22としての3次元カメラ装置や、一緒に撮影手段としてのカメラ装置で写真データを取得するような場合には、点群データとして無線信号発信装置Bの外形形状が取得されることもあり、写真データ内に無線信号発信装置Bが写りこむこともある。そのような状況において、無線信号発信装置Bを特定することができれば、位置推定の一手段として使用することができる。
以下、図面を参照しながら、第2の実施の形態に係る位置特定装置の例について説明する。図6は、本発明に係る撮影画像登録装置40を含む撮影画像登録システム200全体の構成の一例を表したブロック図である。図6に示すように、本例の撮影画像登録システム200は、撮影画像登録装置40と、移動者保持端末20とを含むように構成している。撮影画像登録装置40と移動者保持端末20は、それぞれインターネットなどの通信ネットワーク30を介して相互に通信可能に接続されている。また、移動者保持端末20は、無線信号受信手段21と、点群データ取得手段22と、撮影手段23とを少なくとも備えている。この移動者保持端末20は、移動する人が保持する端末である場合のみならず、ドローンなどの遠隔操作される無人飛行体に搭載される端末である場合も含むものとする。また、本例の撮影画像登録システム200は、複数の無線信号発信装置B11、・・・、Bmn(以下、全体を指す場合に無線信号発信装置Bと表現する)を含むように構成している。
10 位置特定装置
11 点群データ取得部
12 3次元モデルデータ取得部
13 照合用オブジェクト抽出部
14 無線信号受信情報取得部
15 位置推定部
16 オブジェクト一致箇所特定部
17 対象位置特定部
18 履歴情報作成部
19 記憶部
20 移動者保持端末
21 無線信号受信手段
22 点群データ取得手段
23 撮影手段
30 通信ネットワーク
200 撮影画像登録システム
40 撮影画像登録装置
41 撮影画像取得部
42 撮影画像登録部
Claims (16)
- 建造物内おける対象の位置を特定するための位置特定装置であって、
所定の計測範囲について深度情報からなる点群データを得るための点群データ取得手段から点群データを取得する点群データ取得部と、
建造物の3次元モデルデータを格納した3次元モデルデータ格納手段から対象がいる建造物についての3次元モデルデータを取得する3次元モデルデータ取得部と、
境界面データと特徴量データとを3次元モデルデータと照合する照合用オブジェクトとして抽出することを予め学習させた学習済モデルに基づいて、前記点群データから前記照合用オブジェクトを少なくとも1以上抽出する照合用オブジェクト抽出部と、
前記3次元モデルデータと前記照合用オブジェクトとを照合して3次元モデルデータ内におけるオブジェクト一致箇所を特定するオブジェクト一致箇所特定部と、
前記3次元モデルデータにおける前記オブジェクト一致箇所の情報と前記点群データの深度情報とに基づいて対象の位置を特定する対象位置特定部と
を備える位置特定装置。 - 前記3次元モデルデータ取得部は、建造物の3次元モデルデータであって前記建造物における所定のパーツに対して前記パーツを分類するタグが予め付された3次元モデルデータを格納した3次元モデルデータ格納手段から対象がいる建造物についての3次元モデルデータを取得するものとし、
前記照合用オブジェクト抽出部は、前記点群データから前記照合用オブジェクトを抽出する際に、当該照合用オブジェクトのタグ情報も併せて取得するものとし、
前記オブジェクト一致箇所特定部は、抽出した前記照合用オブジェクトのタグ情報と同一のタグが付された前記パーツを前記3次元モデルデータから抽出し、当該パーツと前記照合用オブジェクトとを照合して3次元モデルデータ内におけるオブジェクト一致箇所を特定するようにした
請求項1記載の位置特定装置。 - 対象の位置を推定するための対象位置推定手段によって現在の対象の位置の推定を行う位置推定部を備え、
前記オブジェクト一致箇所特定部は、前記位置推定部での推定位置周辺の3次元モデルデータと前記照合用オブジェクトとを照合して、3次元モデルデータ内におけるオブジェクト一致箇所を特定するようにした
請求項1又は請求項2に記載の位置特定装置。 - 前記対象位置推定手段は、
前記建造物の所定箇所に予め設置された複数の無線信号発信装置からの無線信号を受信する無線信号受信手段から前記点群データの取得位置と同じ位置における無線信号受信情報を取得する無線信号受信情報取得部からなり、
前記無線信号受信情報に基づいて対象の位置の推定を行うようにした
請求項3に記載の位置特定装置。 - 前記対象位置推定手段は、
前記点群データの取得位置において無線信号発信手段から発信される無線信号を、前記建造物の所定箇所に予め設置された複数の無線信号受信装置のそれぞれにおいて受信した際の無線信号受信情報を取得する無線信号受信情報取得部からなり、
前記無線信号受信情報に基づいて対象の位置の推定を行うようにした
請求項3に記載の位置特定装置。 - 前記対象位置推定手段は、
対象が取得した地磁気測位情報を用いて位置推定を行うものであり、
建造物内の地磁気パターンを現地測定して予め記憶させたデータベースと取得した地磁気測位情報とを利用して対象の位置の推定を行うようにした
請求項3に記載の位置特定装置。 - 建造物内おける対象の位置を特定する処理をコンピュータに実現させるための位置特定プログラムであって、
前記コンピュータに、
所定の計測範囲について深度情報からなる点群データを得るための点群データ取得手段から点群データを取得する点群データ取得機能と、
建造物の3次元モデルデータを格納した3次元モデルデータ格納手段から対象がいる建造物についての3次元モデルデータを取得する3次元モデルデータ取得機能と、
境界面データと特徴量データとを3次元モデルデータと照合する照合用オブジェクトとして抽出することを予め学習させた学習済モデルに基づいて、前記点群データから前記照合用オブジェクトを少なくとも1以上抽出する照合用オブジェクト抽出機能と、
前記3次元モデルデータと前記照合用オブジェクトとを照合して3次元モデルデータ内におけるオブジェクト一致箇所を特定するオブジェクト一致箇所特定機能と、
前記3次元モデルデータにおける前記オブジェクト一致箇所の情報と前記点群データの深度情報とに基づいて対象の位置を特定する対象位置特定機能と
を実現させる位置特定プログラム。 - 建造物内おける対象の位置を特定するための位置特定方法であって、
所定の計測範囲について深度情報からなる点群データを得るための点群データ取得手段から点群データを取得する点群データ取得処理と、
建造物の3次元モデルデータを格納した3次元モデルデータ格納手段から対象がいる建造物についての3次元モデルデータを取得する3次元モデルデータ取得処理と、
境界面データと特徴量データとを3次元モデルデータと照合する照合用オブジェクトとして抽出することを予め学習させた学習済モデルに基づいて、前記点群データから前記照合用オブジェクトを少なくとも1以上抽出する照合用オブジェクト抽出処理と、
前記3次元モデルデータと前記照合用オブジェクトとを照合して3次元モデルデータ内におけるオブジェクト一致箇所を特定するオブジェクト一致箇所特定処理と、
前記3次元モデルデータにおける前記オブジェクト一致箇所の情報と前記点群データの深度情報とに基づいて対象の位置を特定する対象位置特定処理と
を含む位置特定方法。 - 建造物内おける撮影画像を3次元モデルデータにおける撮影対象の位置に対応付けて登録する撮影画像登録装置であって、
画像の撮影を行う撮影手段からの撮影画像データを取得する撮影画像取得部と、
前記撮影と同じ位置において撮影方向と同一方向の所定の計測範囲について深度情報からなる点群データを得るための点群データ取得手段から点群データを取得する点群データ取得部と、
建造物の3次元モデルデータを格納した3次元モデルデータ格納手段から撮影位置の建造物についての3次元モデルデータを取得する3次元モデルデータ取得部と、
境界面データと特徴量データとを3次元モデルデータと照合する照合用オブジェクトとして抽出することを予め学習させた学習済モデルに基づいて、前記点群データから前記照合用オブジェクトを少なくとも1以上抽出する照合用オブジェクト抽出部と、
前記3次元モデルデータと前記照合用オブジェクトとを照合して3次元モデルデータ内におけるオブジェクト一致箇所を特定するオブジェクト一致箇所特定部と、
前記3次元モデルデータにおける前記オブジェクト一致箇所に関連付けて前記撮影画像データを登録する撮影画像登録部と
を備える撮影画像登録装置。 - 前記3次元モデルデータ取得部は、建造物の3次元モデルデータであって前記建造物における所定のパーツに対して前記パーツを分類するタグが予め付された3次元モデルデータを格納した3次元モデルデータ格納手段から対象がいる建造物についての3次元モデルデータを取得するものとし、
前記照合用オブジェクト抽出部は、前記点群データから前記照合用オブジェクトを抽出する際に、当該照合用オブジェクトのタグ情報も併せて取得するものとし、
前記オブジェクト一致箇所特定部は、抽出した前記照合用オブジェクトのタグ情報と同一のタグが付された前記パーツを前記3次元モデルデータから抽出し、当該パーツと前記照合用オブジェクトとを照合して3次元モデルデータ内におけるオブジェクト一致箇所を特定するようにした
請求項9記載の撮影画像登録装置。 - 対象の位置を推定するための対象位置推定手段によって現在の対象の位置の推定を行う位置推定部を備え、
前記オブジェクト一致箇所特定部は、前記位置推定部での推定位置周辺の3次元モデルデータと前記照合用オブジェクトとを照合して、3次元モデルデータ内におけるオブジェクト一致箇所を特定するようにした
請求項10に記載の撮影画像登録装置。 - 前記対象位置推定手段は、
前記建造物の所定箇所に予め設置された複数の無線信号発信装置からの無線信号を受信する無線信号受信手段から前記点群データの取得位置と同じ位置における無線信号受信情報を取得する無線信号受信情報取得部からなり、
前記無線信号受信情報に基づいて対象の位置の推定を行うようにした
請求項11に記載の撮影画像登録装置。 - 前記対象位置推定手段は、
前記点群データの取得位置において無線信号発信手段から発信される無線信号を、前記建造物の所定箇所に予め設置された複数の無線信号受信装置のそれぞれにおいて受信した際の無線信号受信情報を取得する無線信号受信情報取得部からなり、
前記無線信号受信情報に基づいて対象の位置の推定を行うようにした
請求項11に記載の位置特定装置。 - 前記対象位置推定手段は、
対象が取得した地磁気測位情報を用いて位置推定を行うものであり、
建造物内の地磁気パターンを現地測定して予め記憶させたデータベースと取得した地磁気測位情報とを利用して対象の位置の推定を行うようにした
請求項11に記載の撮影画像登録装置。 - 建造物内おける撮影画像を3次元モデルデータにおける撮影対象の位置に対応付けて登録する処理をコンピュータに実現させるための撮影画像登録プログラムであって、
前記コンピュータに、
画像の撮影を行う撮影手段からの撮影画像データを取得する撮影画像取得機能と、
前記撮影と同じ位置において撮影方向と同一方向の所定の計測範囲について深度情報からなる点群データを得るための点群データ取得手段から点群データを取得する点群データ取得機能と、
建造物の3次元モデルデータを格納した3次元モデルデータ格納手段から撮影位置の建造物についての3次元モデルデータを取得する3次元モデルデータ取得機能と、
境界面データと特徴量データとを3次元モデルデータと照合する照合用オブジェクトとして抽出することを予め学習させた学習済モデルに基づいて、前記点群データから前記照合用オブジェクトを少なくとも1以上抽出する照合用オブジェクト抽出機能と、
前記3次元モデルデータと前記照合用オブジェクトとを照合して3次元モデルデータ内におけるオブジェクト一致箇所を特定するオブジェクト一致箇所特定機能と、
前記3次元モデルデータにおける前記オブジェクト一致箇所に関連付けて前記撮影画像データを登録する撮影画像登録機能と
を実現させる撮影画像登録プログラム。 - 建造物内おける撮影画像を3次元モデルデータにおける撮影対象の位置に対応付けて登録する撮影画像登録方法であって、
画像の撮影を行う撮影手段からの撮影画像データを取得する撮影画像取得処理と、
前記撮影と同じ位置において撮影方向と同一方向の所定の計測範囲について深度情報からなる点群データを得るための点群データ取得手段から点群データを取得する点群データ取得処理と、
建造物の3次元モデルデータを格納した3次元モデルデータ格納手段から撮影位置の建造物についての3次元モデルデータを取得する3次元モデルデータ取得処理と、
境界面データと特徴量データとを3次元モデルデータと照合する照合用オブジェクトとして抽出することを予め学習させた学習済モデルに基づいて、前記点群データから前記照合用オブジェクトを少なくとも1以上抽出する照合用オブジェクト抽出処理と、
前記3次元モデルデータと前記照合用オブジェクトとを照合して3次元モデルデータ内におけるオブジェクト一致箇所を特定するオブジェクト一致箇所特定処理と、
前記3次元モデルデータにおける前記オブジェクト一致箇所に関連付けて前記撮影画像データを登録する撮影画像登録処理と
を含む撮影画像登録方法。
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